vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Buildingvestniktgasu-347Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯBUILDING AND CONSTRUCTIONЧисленное моделирование податливых опор в виде труб кольцевого сечения при статическом и кратковременном динамическом нагруженииNumerical Simulation of Yielding Supports in the Form of Annular Tubes Under Static and Dynamic LoadsКумпякОлег ГригорьевичKumpyakOleg G.ogkumpyak@yandex.ruМещеуловНикита ВладимировичMeshcheulovNikita V.nikita.mesheulov@mail.ruТомский государственный архитектурно-строительный университетРоссияTomsk State University of Architecture and BuildingRussian Federation20172102201805121134Copyright © Кумпяк О.Г., Мещеулов Н.В., 20182018Кумпяк О.Г., Мещеулов Н.В.Kumpyak O.G., Meshcheulov N.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/347

В последнее время участились случаи экстремальных природных и техногенных воздействий на здания и сооружения в результате взрыва конденсированных взрывчатых веществ либо взрывного горения газо-, паро- или пылевоздушных смесей. Последствия таких событий влекут за собой большие человеческие и экономические потери, а методы их решения не всегда эффективны и рациональны. Целью настоящей работы является изучение способа повышения взрывобезопасности строительных конструкций вследствие податливости опор. В работе представлены результаты численных исследований прочности и деформативности податливых опор в виде труб кольцевого сечения при статическом и кратковременном динамическом нагружении. Проведена оценка степени влияния податливых опор, имеющих три характерные стадии деформирования: упругую, упругопластическую, упругопластическую с отвердением. Изложена методика численных исследований. Установлено, что жесткость податливых опор существенно влияет на их НДС. При увеличении жесткости сминаемых вставок зависимость между нагрузкой и деформированием опоры в упругой и пластической стадиях имеет линейных характер. Установлено значительное снижение динамической реакции и увеличение времени деформирования податливых опор при увеличении их пластической составляющей, что позволяет полагать возможность их применения в качестве опорных устройств для железобетонных изгибаемых и сжато-изгибаемых конструкций.

The extreme natural and man-made impacts on buildings have become more frequent for the past time due to the explosion of condensed explosives or explosive combustion of gas-vapor or air-coal mixtures. These accidents involve large human and economic losses and their prevention methods are not always effective and reasonable. The aim of this paper is to study the method of enhancing the explosion safety of buildings by means of yielding supports. The paper presents numerical results on strength ad deformability of yielding supports in the form of annular tubes under static and dynamic loads. The effect from yielding supports is estimated taking into account three stages of deformation, namely elastic, elasto-plastic, and elasto-plastic with hardening. It is shown that the rigidity of yielding supports significantly affects their stress-strain state. With increasing rigidity of deformable elements, the dependency between load and deformation of yielding supports in elastic and plastic stages is linear. Significant reduction is observed in relation to the dynamic response and the deformation time increases with the increase of the plastic component. Thus, it is possible to apply them as supporting units for reinforced concrete bending structures.

податливые опорыпрочностьдеформативностьчисленное моделированиестатическая нагрузкадинамическая нагрузкаyielding supportsstrengthdeformabilitynumerical simulationstatic loaddynamic loadReferencesКумпяк, О.Г. Прочность сжато-изгибаемых железобетонных конструкций по наклонным сечениям на податливых опорах при динамическом нагружении / О.Г. Кумпяк, Н.В. Мещеулов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2014. - № 6. - С. 70-80.Kumpyak O.G., Meshcheulov N.V. Prochnost' szhato-izgibaemykh zhelezobetonnykh konstruktsii po naklonnym secheniyam na podatlivykh oporakh pri dinamicheskom nagruzhenii [Oblique-section compressive and flexural strength of yield-supported concrete structures under dynamic load]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2014. No. 6. Pp. 70–80. (rus)Poonaya, S. An Analysis of Collapse Mechanism of Thin-Walled Circular Tubes Subjected to Bending / S. Poonaya, C. Thinvongpituk, U. Teeboonma // Proceedings of WASET. - 2007. - № 26. - P. 329-334.Poonaya S., Thinvongpituk C., Teeboonma U. An Analysis of collapse mechanism of thin-walled circular tubes subjected to bending. Proceedings of WASET. 2007. No. 26. Pp. 329–334.Constitutive and geometric nonlinear models for the seismic analysis of rc structures with energy dissipators / P. Mata, A. Barbat, S. Oller, R. Boroschek // Arch. comput. methods eng. - 2008. - № 15. - P. 489-539.Mata P., Barbat A., Oller S., Boroschek R. Constitutive and geometric nonlinear models for the seismic analysis of RC structures with energy dissipators. Arch. Comput. Methods Eng. 2008. No. 15. Pp. 489–539.Olabi, A. Metallic tube type energy absorbers: A synopsis/ A. Olabi, E. Morris, M, Hashmi // Journal of Thin-Walled Structures. - 2008. - № 45. - P. 706-726.Olabi A., Morris E., Hashmi M. Metallic tube type energy absorbers: A synopsis. Journal of Thin-Walled Structures. 2008. No. 45. Pp. 706–726.Marzbanrad, J. An energy absorption comparison of square, circular, and elliptic steel and aluminum tubes under impact loading / J. Marzbanrad, M. Mehdikhanlo, A. Saeedi Pour // Turkish J. Eng. Env. Sci. - 2009. - № 33. - P. 159-166.Marzbanrad J., Mehdikhanlo M., Saeedi Pour A. An energy absorption comparison of square, circular, and elliptic steel and aluminum tubes under impact loading. Turkish J. Eng. Env. Sci. 2009. No. 33. Pp. 159–166.Kumpyak, O.G. Strength of concrete structures under dynamic loading/ O.G. Kumpyak, Z.R. Galyautdinov, D.N. Kokorin // Advanced Materials in Technology and Construction : II All-Russian Scientific Conference of Young Scientists. - 2015. - № 1698.Kumpyak O.G., Galyautdinov Z.R., Kokorin D.N. Strength of concrete structures under dynamic loading. Proc. 2nd All-Rus. Sci. Conf. of Young Scientists ‘Advanced Materials in Technology and Construction’. 2015. No. 1698.Experimental analysis and modeling of two-way reinforced concrete slabs over different kinds of yielding supports under short-term dynamic loading / B. Chiaia, O.G. Kumpyak, L. Placidi, V.B. Maksimov // Engineering Structures. - 2015. - № 96. - P. 88-99.Chiaia B., Kumpyak O.G., Placidi L., Maksimov V.B. Experimental analysis and modeling of two-way reinforced concrete slabs over different kinds of yielding supports under short-term dynamic loading. Engineering Structures. 2015. No. 96. Pp. 88–99.Расторгуев, В.С. Применение динамических гасителей колебаний при взрывных воздействиях / В.С. Расторгуев // Строительная механика и расчет сооружений. - 2009. - № 1. - С. 50-57.Rastorguev V.S. Primenenie dinamicheskikh gasitelei kolebanii pri vzryvnykh vozdeistviyakh [Application of dynamic vibration dampers under explosive loads]. Stroitel'naya mekhanika i raschet sooruzhenii. 2009. No. 1. Pp. 50–57. (rus)Кумпяк, О.Г. Прочность и деформативность железобетонных конструкций на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении / О.Г. Кумпяк, З.Р. Галяутдинов, Д.Н. Кокорин. - Томск : Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2016. - 272 с.Kumpyak O.G., Galyautdinov Z.R., Kokorin D.N. Prochnost' i deformativnost' zhelezobetonnykh konstruktsii na podatlivykh oporakh pri kratkovremennom dinamicheskom nagruzhenii [Strength and deformability of reinforced concrete structures on yielding supports under dynamic load]. Tomsk: TSUAB Publ., 2016. Pp. 149–246. (rus)Kumpyak, O.G. Deformability of oblique section of RC beams on yielding supports under dynamic impact/ O.G. Kumpyak, N.V. Meshcheulov / Youth, Science, Solutions: Ideas and Prospects : IV International Young Researchers Conference. - 2017. -№ 1800.Kumpyak O.G., Meshcheulov N.V. Deformability of oblique section of RC beams on yielding supports under dynamic impact. Proc. 4th Int. Sci. Conf. ‘Youth, Science, Solutions: Ideas and Prospects’. 2017. No. 1800.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.